基于虚拟维修技术的航空维修实践教学改革

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1、基于虚拟维修技术的航空维修实践教学改革摘要：针对航空维修实践教学中出现的弊端，提出了基于虚拟维修技术的教学改革。通过对虚拟维修技术的发展研究，总结出现阶段开展基于虚拟维修技术实践教学的重要意义，并详细阐述了改革的一些具体措施，对航空维修实践教学的改革方向有很大的参考意义。关键词：虚拟维修实践教学航空维修一、虚拟仿真技术的定义虚拟维修技术是利用计算机建立实时的、三维的虚拟模拟环境，维修人员可以在计算机上进行维修预处理，对设备故障进行分析、维修处理。利用虚拟维修环境对维修人员进行维修培训，相对于传统维修培训方式，突破了时间和

2、空间的限制，可以实现逼真的设备拆装、故障维修等操作，对于提高维修人员能力，降低维修培训成本，提高培训效率等具有重要意义。二、航空维修实践教学的弊端目前航空院校的实践教学基本都是基于实物开展，它存在很多弊端：（一）设备更新速度慢，新机型的维修训练严重滞后。由于航空设备价格昂贵，多数航空院校的教学设备都比较陈旧，只能使用已经淘汰的机型进行实践教学，例如“三叉”、“运七”等等。从而导致维修训练只能停留在旧的飞机结构和技术层面，缺少新机型维修能力的训练。（二）实践教学成本高。实践教学过程中，造成设备损坏主要有两种情况，一是学生的

3、操作失误造成的非正常损坏；二是反复拆装练习产生的正常损耗。实物对于实践教学非常重要，但若完全依赖实物教学，实践教学效率低，设备损耗快，从而造成教学成本的居高不下。（三）实践教学只能在固定的时间和场所进行。由于实践教学需在实物设备上进行，出于设备和人身方面的安全考虑，学生的实践学习只能限制在课堂内，课外一般不允许学生进入场地自己练习。（四）工位有限。由于院校的实践教学设备不足，实践教学中经常出现“僧多粥少”的情况，从而导致学生排队等候的情况，降低学习效率。三、虚拟维修技术在航空维修中的发展历程利用虚拟维修技术进行维修培训相

4、对传统维修培训具有很大的优势，它从视觉、触觉和听觉等方面刺激人体的感官，让人“沉浸”于虚拟环境中，符合人类对事物认知的客观规律。虚拟维修系统具有以下特征：内容丰富、可演示、模拟、让人感到身临其境等。对于航空维修培训中的理论与实践问题，能比较方便解决，还可随时反馈信息，具有很好的交互性。加拿大空军使用NGRAIN软件开发了三维虚拟维修训练系统，具有良好的三维交互性。LockheedMartin公司从1995年开始逐步淘汰支持了多个F-16项目的金属样机，转而实行虚拟维修。波音公司于20世纪90年代末建立了一个虚拟现实实验室

5、，主要用于对“联合攻击机”（JSF）的保障性进行评估和试验，该项目的研宄主要采用数字样机与3D人体模型技术，提前确定维修过程内容与过程中的人力资源需求、生成训练辅助材料。通过将维修仿真结果输入IETM（InteractiveElectronicTechnicalManual,交互式电子技术文档），使其成为维修手册与维修训练资料的一部分，可以实现在一次仿真中完成多项与维修相关的任务，大大地减少了以往重复性的开发工作。我国空军某学院设计的“航空发动机虚拟维修培训系统”是虚拟维修培训系统较典型实例，该系统通过CATIA软件建立

6、发动机虚拟样机，可实现拆装演示、仿真训练等功能。军械工程学院郝建平等采用沉浸式和非沉浸式2种方式实现维修过程仿真，提出了完整的虚拟维修系统方案，实现了建立维修任务样机、动作仿真、任务仿真、障碍分析、拆卸时间估算等功能。目前虚拟维修在国内外已经引起了广泛的关注，国内对于这块的研宄主要集中在军事、航空航天领域，对于虚拟仿真在航空实践教学中的应用还很少。鉴于虚拟仿真目前的高速发展及其自身的优势，开发基于虚拟仿真的民航职业院校实践教学培训系统，对于提高学生的技能，提升学校的教学水平和竞争力有很大的意义。四、实践教学改革的具体措施

7、鉴于目前职业院校实践教学中存在的种种弊端，通过引入虚拟维修技术，对现有的实践教学进行改革，改善现有教学弊端，提升教学质量。（一）实践教学方式的改革改变传统的“以教促学”方式，大力开展“工学结合”的教学方式，创造与航空维修专业学生将来工作情景相关的教学情景，从而为学生掌握职业岗位提供环境和载体。利用虚拟仿真技术，职业院校可以营造基于工作的、模仿从业者真实工作的虚拟学习场景，提高学习质量。此外，还应积极探索情景体验教学的有效方式，开展“项目教学”、‘“生产式实习”和“任务驱动式教学”等多种情景式体验教学的活动，使学生在面对各

8、种情景问题的过程中形成职业意识，提升职业素质和能力。（二）实践教学安排的改变传统的实践教学学生往往没有任何准备就来到了实践场所进行练习，甚至还存在学生事先理论课都没上，一点都不懂的情况进入实践环节。这种情况下的实践教学一般需要较长时间的铺垫，否则容易造成设备的损坏，练习的效果也不好。基于这种情况，在学生实践课之前布置